Sertifikat Digital dan Public Key Infrastructure (PKI) (2018)

Sertifikat Digital dan

  Public Key Infrastructure (PKI) Bahan Kuliah IF4020 Kriptografi

  Oleh: Rinaldi Munir Program Studi Informatika ITB

  

Pengantar

• Sistem kriptografi kunci-publik merupakan metode yang umum digunakan di Internet untuk enkripsi pesan dan otentikasi pengirim.
• Saat ini penggunaan sistem kriptografi kunci-publik telah memiliki

  aplikasi yang sangat luas, khususnya dalam bidang e-commerce .

• Seperti kita ketahui, sistem kriptografi kunci-publik mensyaratkan

  pengguna memiliki sepasang kunci: kunci privat dan kunci publik.

• • Kunci privat dan kunci publik dapat dimiliki oleh individu, komputer

  server, atau perusahaan (enterprise).
• Contoh penggunaan: client perlu mengotentikasi server (via tanda- tangan digital) dengan menggunakan kunci publik server.

• Kunci privat hanya diketahui oleh pemilik, tidak dibagi kepada pihak lain, tetapi kunci publik tersedia untuk umum.
• Masalah: Kunci publik tidak mempunyai suatu kode yang mengidentifikasi pemiliknya.
• Pihak lain dapat menyalahgunakan kunci publik yang bukan miliknya untuk impersonation attack .
• Kasus impersonation attack yang pernah terjadi di Indonesia: peniruan website BCA.

Sertifikat Digital

• Karena kunci publik tersedia secara publik, maka kunci publik perlu disertifikasi dengan memberikan sertifikat digital.
• Sertifikat digital adalah dokumen digital yang mengikat kunci publik dengan informasi pemiliknya.
• Sertifikat digital dikeluarkan (issued) oleh pemegang otoritas sertifikasi yang disebut Certification Authority atau CA.
• Di dalam sertifikat digital terdapat tanda tangan CA.
• Sertifikat digital mempunyai fungsi yang sama seperti SIM atau paspor.

• • CA biasanya adalah bank atau institusi institusi yang terpercaya.

  

• Contoh CA terkenal: Verisign (

• Di dalam sertifikat digital terdapat informasi sebagai berikut:
• – Nama pemegang sertifikat (holder)
• – Kunci publik pemegang sertifikat
• – Tanda tangan CA
• – Waktu kadaluarsa sertifikat (expired time)

• – informasi relevan lain seperti nomor seri sertifikat,

  e-mail pemegang sertifikat, dll

  Bob’s public key Bob’s identifying information

• certificate for Bob’s public key, signed by CA
• certificate for Bob’s public key, signed by CA Digital signature (encrypt)

• K
• K

  CA private key

  K B

  K B

• Bob’s public key Bob’s identifying information

  CA

  CA private key

  K B

  K B

  CA

Proses Mendapatkan Sertifikat Digital

  

Sumber gambar: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

• Contoh: Bob meminta sertifikat digital kepada CA untuk _{198336A8B03030CF83737E3837837FC387092827FFA15C76B01} kunci publiknya :
• CA membuat sertifikat digital untuk Bob lalu menandatanganinya dengan kunci privat CA.
• Caranya:

  semua informasi pemohon sertifikat. Fungsi hash yang digunakan contohnya: MD5 atau SHA.

  

2. Kemudian, CA mengenkripsi nilai hash tersebut dengan

menggunakan kunci privat CA. Hasilnya adalah tanda

tangan CA.

  I hereby certifiy that the public key 198336A8B03030CF83737E3837837FC387092827FFA15C76B01 belongs to Bob Anderson 12345 University Avenue Barkeley, CA94702 E-mail: bob@barkeley.com Expiration Date: 13-Jul-2018 Tanda tangan digital: Nilai hash (SHA) dari sertifikat digital yang dienkripsi dengan menggunakan kunci privat CA

  Contoh ilustrasi sebuah sertifikat digital

• Jadi, sertifikat digital mengikat kunci publik dengan identitas pemilik kunci publik.
• Sertifikat ini dapat dianggap sebagai ‘surat pengantar’ dari CA.
• Supaya sertifikat digital itu dapat diverifikasi (dicek

  kebenarannya), maka kunci publik CA harus diketahui

  secara luas.
• Pihak yang mengetahui kunci publik CA dapat

  memverifikasi tanda tangan digital di dalam sertifikat.

• Sertifikat digital tidak rahasia, tersedia secara publik, dan disimpan oleh CA di dalam certificate repositories.

Proses Penggunaan Sertifikat Digital

• Misalkan pemilik kunci publik menandatangani pesan

  dengan kunci privatnya dan mengirim pesan + tanda

  tangan digital kepada pihak kedua.
• Penerima pesan memverifikasi tanda tangan digital dengan kunci publik pengirim pesan, dan meminta verifikasi sertifikat digital pengirim pesan melalui repositori CA yang tersedia secara publik.
• Repositori CA melaporkan status sertifikat si pengirim pesan.

  Proses Verifikasi Sertifikat Digital

• Do I trust the CA? (Is it in my list of trust root certification authorities?)
• Is the certificate genuine?
• – Look up the CA’s public key; use it to decrypt the signature
• – Compute the certificate’s hash; compare with decrypted signature
• Is the holder genuine? This requires a challenge
• If the holder is genuine, he must know the private key corresponding to the pubic key in the certificate
• Having the certificate is not enough. (They are exchanged over the Internet all the time)
• Send him a nonce (random 128-bit number)

  Sumber: MICHAEL I. SHAMOS, Electronic Payment Systems 20-763, Lecture 6 Digital Certificates Challenge by Nonce

• For example: If you’re really Shamos, you must know his private key
• So please encrypt this nonce:

  “A87B1003 9F60EA46 71A837BC 1E07B371”

• When the answer comes back, decrypt it using the public key in the certificate
• If the result matches, the remote user knew the correct private key
• Never use the same nonce twice

  Sumber: MICHAEL I. SHAMOS, Electronic Payment Systems 20-763, Lecture 6 Digital Certificates

X.509 • Ada banyak format sertifikat digital yang bisa dibuat

• Agar semua sertifikat digitak seragam, maka ITU mengeluarkan standard untuk sertifikat digital.
• Standard tersebut dinamakan X.509 dan digunakan secara luas di internet.
• Ada tiga versi standard X.509, yaitu V1, V2, dan V3.

  Field-field utama di dalam sertifikat standard X.509: Field Arti Version Versi X.509 Serial Number Nomor ini plus nama CA secara unik digunakan untuk mengidentifikasi sertifikat

  Signature Algorithm Algoritma yang digunakan untuk menandatangani sertifikat. Issuer Nama pemberian X.509 untuk CA Validity period Waktu awal dan akhir periode valid Subject name Entitas (individu atau organisasi) yang disertifikasi

  Public Key Kunci publik subjek dan ID dari algoritma yang menggunakannya. Issuer ID

  

ID opsional yang secara unik

mengidentifikasi certificate’s issuer.

  Subject ID

  

ID opsional yang secara unik

mengidentifikasi certificate’s subject Bayak ekstensi yang telah didefinisikan.

  Extensions Signature Tanda-tangan sertifikat (ditandatangani dengan kunci privat CA).

  

Sertifikat Digital X.509 Versi 2

  VERSION # OF X.509 _{UNIQUE # ASSIGNED BY CA} EXAMPLES: MD5RSA, _{USUALLY A DOMAIN NAME sha1RSA}

  Sumber: MICHAEL I. SHAMOS, Electronic Payment Systems Sertifikat Digital X.509 versi 3 (*) Versi Nomor Seri Sertifikat

  Signature Algorithm Identifier (untuk signature dari CA) Nama X.500 dari CA Perioda validitas (mulai dan berakhirnya) Nama X.500 dari Subjek Sertifikat

  Informasi Kunci Publik milik Subjek Agoritma yang digunakan Isi Kunci Publik Identifier Unik dari Penerbit (optional) Identifier Unik dari Subjek (optional)

  Extensions (optional) Digital Signature yang dibuat CA Digital

  Signature dibuat dengan menggunakan kunci privat CA Contoh sertifikat digital:

  Rinaldi M/IF4020 Kriptografi/Prodi

• Untuk melihat CA dan sertifikat digitalnya yang yang telah dipasang di dalam Internet Explorer (IE), pilih:

  Tools  Internet Options  Contents

• Kemudian, klik tab:
• Certificates  Trusted Root Certification Authorities

• Adanya atribut waktu kadualarsa pada sertifikat digital

  dimaksudkan agar pengguna mengubah kunci publik (dan

  kunci privat pasangannya) secara periodik.
• Makin lama penggunaan kunci, makin besar peluang kunci

  diserang dan dikriptanalisis. Jika pasangan kunci tersebut

  diubah, maka sertifikat digital yang lama harus ditarik kembali (revoked).
• Pada sisi lain, jika kunci privat berhasil diketahui pihak lain sebelum waktu kadualarsanya, sertifikat digital harus dibatalkan dan ditarik kembali, dan pengguna harus mengganti pasangan kuncinya.

• Bagaimana CA memberitahu ke publik bahwa sertifikat digital ditarik?
• Caranya: CA secara periodik mengeluarkan CRL (Certificate

  Revocation List) yang berisi nomor seri sertifikat digital yang ditarik.

• Sertifikat digital yang sudah kadaluarsa otomatis dianggap sudah tidak sah lagi dan ia juga dimasukkan ke dalam CRL.
• Dengan cara ini, maka CA tidak perlu memberitahu perubahan sertifikat digital kepada setiap orang.

  

Types of Digital Certificates

• There are four main types of digital certificates :-
• – Server Certificates – Personal Certificates – Organization Certificates – Developer Certificates

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  

Server Certificates

• Allows visitors to exchange personal information such as credit card numbers, free from the threat of interception or tampering.

• • Server Certificates are a must for building and

  designing e-commerce sites as confidential information is shared between clients, customers and vendors.

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  

Personal Certificates

• Personal Certificates allow one to authenticate a visitor’s identity and restrict access to specified content to particular visitors.
• Personal Certificates are perfect for business to business communications such as offering suppliers

  and partners controlled access to special web sites

  for updating product availability, shipping dates and inventory management.

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  

Organization & Developer Certificates

• Organization Certificates are used by corporate

  entities to identify employees for secure e-mail and

  web-based transaction.
• Developer Certificates prove authorship and retain integrity of distributed software programs e.g.

  installing a software on a computer system in most

  instances requires what is called a “serial key”

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  

Why are they Used?

There are four(4) main uses:

  1. Proving the Identity of the sender of a transaction

• – 2. Non Repudiation the owner of the certificate cannot deny

  partaking in the transaction provide the

  3. Encryption and checking the integrity of data - receiver with the means to encode a reply.

  It can be used to validate a user and log them into

  4. Single Sign-On - various computer systems without having to use a different password for each system

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  

Where are Digital Certificates

Used?

• In a number of Internet applications that include:

  1.Secure Socket Layer (SSL) developed by Netscape Communications Corporation

  2. Secure Multipurpose Internet Mail Extensions (S/MIME) Standard for securing email and electronic data interchange (EDI).

  3. Secure Electronic Transactions (SET) protocol for securing electronic payments

  4. Internet Protocol Secure Standard (IPSec) for authenticating networking devices

  How Digital Certificates are Used for Message Encryption

  

Why do I need a Digital Certificate?

• Virtual malls, electronic banking and other electronic services are a commonplace offering service from the luxury of one’s home. One’s concern about privacy and security may prevent you from taking

  advantage of the luxury; this is where digital

  certificate comes in.

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  

Why do I need a Digital Certificate?

• Encryption alone is not enough as it provides

  no proof of the identity of the sender of the

  encrypted information. Used in conjunction

  with Encryption, Digital Certificates provides a more complete security solution, assuring the identity of all the parties involved in a transaction.

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  

Advantages of Digital Certificates

• • Decrease the number of passwords a user has

  to remember to gain access to different network domains.
• They create an electronic audit trail that allows companies to track down who executed a transaction or accessed an area.

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  

Do Digital Certificates Have

Vulnerabilities?

• • One problem with a digital certificate is where

  it resides once it is obtained.
• The owner's certificate sits on his computer, and it is the sole responsibility of the owner to protect it.
• If the owner walks away from his computer, others can gain access to it and use his digital

  certificate to execute unauthorized business.

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  Do Digital Certificates Have Vulnerabilities?

• The best way to address the vulnerabilities of digital certificates is by combining them with biometric technology, as that confirms the actual identity of the sender, rather than the computer.

  Sumber: GROUP 11 MEMBERS (Rackenee Rhule et al, Digital Certificates)

  Public Key Infrastructure (PKI)

• Luasnya penggunaan kriptografi kunci-publik di dalam Internet membutuhkan sebuah infrastruktur yang menyediakan layanan terintegrasi untuk membuat,

  menyimpan, memverifikasi, dan membuang sertifikat

  digital.
• Infrastruktur tersebut juga mengatur CA dan membuat kebijakan.
• Infrastuktur tersebut dinamakan Public-Key

  Infrastructure (PKI)

• • PKI adalah sekumpulan hardware, software, orang, kebijakan,

  dan prosedur yang dibutuhkan untuk membuat, mengelola,

  mendistribusikan, menyimpan, dan membuang sertifkat digital.
• PKI terdiri atas komponen-komponen:

• – CA yang menerbitkan dan memverifikasi sertifikat digital

• – RA (Registration Authority) yang memverifikasi identitas

  pengguna yang meminta informasi dari CA
• – Repositori (menyimpan sertifikat digital dan CRL)
• – Aturan/kebijakan (policy)

  Enterprise PKI (Services, _{Banks, Webservers)}

  Sumber gambar: Ravi Mukkamala, Department of Computer Science Old Dominion University Norfolk, Virginia, USA , Public Key Infrastructure: A Tutorial

   Bentuk PKI yang sederhana adalah hirarkhi CA dalam struktur pohon seperti gambar berikut:

Root

  RA-1 RA-2

  Hirarkhi CA di dalam PKI

• Aras ke-nol adalah root. Root merupakan root certificate

  authority, yang mana adalah Internet Policy Registration Authority (IPRA).

• Root mensertifikasi CA aras satu dengan menggunakan privat root yang disebut root key.
• CA aras satu disebut RA (Regional Authorities), yang bertindak sebagai policy creation authority, yaitu oganisasi yang membuat kebijakan untuk memperoleh sertifikat digital.
• Sebuah RA mungkin mencakup beberapa area geografis, seperti negara bagian, negara, atau benua.

• RA menandatangai sertifikat digital untuk CA di bawahnya dengan menggunakan kunci privat RA.
• CA menandatangani sertifikat digital untuk individu atau organisasi dengan mengguankan kunci privat CA.
• CA bertanggung jawab untuk otentikasi sertifikat digital, sehingga CA harus memeriksa informasi secara hati-hati sebelum mengeluarkan sertifikat digital. Gambar 23.5 memperlihatkan rantai sertifikat di dalam PKI.

  RA-2 disetujui.

  Root _{......... ......... adalah 47383E459... Kunci publiknya} Tanda-tangan root

  RA-1 RA-2 _{......... ......... adalah 65B34D135... CA-5 disetujui. Kunci publiknya}

  Tanda-tangan RA-2 CA-1 CA-2 CA-3 CA-4 CA-5 _{......... ......... Expire Date: ... adalah milik Bob 65B34D135...} Kunci publik ini:

  Tanda-tangan CA-5 Bob

Gambar 23.5 Contoh rantai sertifikat digital

• Verifikasi sertifikat digital dilakukan dari daun menuju akar (root).
• Rantai sertifikat yang menuju ke root disebut chain of trust atau certification path.

  

Penyedia PKI

Among PKI leaders are:

• RSA, which has developed the main algorithms used by PKI vendors
• Verisign, which acts as a certificate authority and sells

  software that allows a company to create its own certificate

  authorities
• GTE CyberTrust, which provides a PKI implementation methodology and consultation service that it plans to vend to other companies for a fixed price

• Xcert, whose Web Sentry product that checks the revocation

  status of certificates on a server, using the Online Certificate

  Status Protocol (OCSP)
• Netscape, whose Directory Server product is said to support 50 million objects and process 5,000 queries a second; Secure E-Commerce, which allows a company manager to

  manage digital certificates; and Meta-Directory, which can

  connect all corporate directories into a single directory for security management

  Sumber: Wikipedia

  

  Wireless PKI

• Wireless PKI (WPKI) adalah protokol keamanan yang dispesifikasikan untuk transmisi nirkabel (wireless).
• Seperti PKI, WPKI mengotentikasi pengguna dengan sertifikat digital dan mengenkripsi pesan dengan kriptografi kunci-publik.
• CA WPKI melibatkan Certicom (